CN209017154U

CN209017154U - 一种摄像机

Info

Publication number: CN209017154U
Application number: CN201821786891.8U
Authority: CN
Inventors: 沈辰弋; 杨坤
Original assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2028-10-31

Abstract

本实用新型实施例提供了一种摄像机，应用于图像处理技术领域，上述摄像机包括：处理器及多个镜头模组；镜头模组包括变焦镜头及图像传感器，各镜头模组中变焦镜头的等效焦距范围不同；图像传感器与处理器连接。本实用新型实施例的摄像机包括多个镜头模组，且各镜头模组中变焦镜头的等效焦距范围不同，能够增加摄像机的焦距调节范围，可以增加摄像机的有效拍摄范围。

Description

一种摄像机

技术领域

本实用新型涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种摄像机。

背景技术

摄像机是一种专业的图像采集设备，其工作原理是把光学图像信号转变为电信号，以便于存储或传输。在拍摄物体时，该物体上反射的光被摄像机镜头收集，收集的光束聚焦在摄像器件的受光面，例如图像传感器的感光面上，再通过把光信号转变为电信号，即得到了图像数据。摄像机还可以对电信号进行放大，再经过各种电路进行处理和调整，以得到的标准信号，并将该标准信号传输到录像机等记录媒介中记录下来，或传输到屏幕上进行显示。

摄像机在拍摄物体时，为了更清晰的获取物体的图像，需要对摄像机的变焦镜头的焦距进行调节。现有摄像机结构如图1所示，包括一个镜头模组及一个处理器，镜头模组包括变焦镜头及图像传感器，变焦镜头用于成像，且变焦镜头的焦距可调，图像传感器将光信号转化为电信号，并将电信号输出给处理器，处理器对电信号表征的图像进行处理并输出。现有摄像机镜头焦距调节范围小，摄像机的能够拍摄清晰图像的有效拍摄范围小。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种摄像机，以实现增加摄像机的有效拍摄范围。具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种摄像机，所述摄像机包括：

处理器及多个镜头模组；

所述镜头模组包括变焦镜头及图像传感器，各所述镜头模组中变焦镜头的等效焦距范围不同；

所述图像传感器与所述处理器连接。

可选的，所述处理器为系统级芯片SoC，多个所述图像传感器与一个所述 SoC连接。

可选的，所述摄像机还包括：

控制器及多个电机；

所述控制器与各所述电机连接，其中，所述控制器向所述电机发送电信号以控制所述电机的运行或关闭；

所述电机与所述变焦镜头连接，其中，所述电机运转时带动所述变焦镜头联动，以实现所述变焦镜头的变焦及对焦。

可选的，所述控制器包括微控制单元及电机控制芯片，所述微控制单元与所述电机控制芯片连接，所述微控制单元与所述处理器连接，所述电机控制芯片与所述电机连接。

可选的，所述变焦镜头包括：变焦群组、对焦群组及光圈组件。

可选的，所述摄像机包括两个镜头模组。

可选的，所述摄像机包括三个镜头模组。

可选的，多个所述镜头模组中的一镜头模组至少与多个所述镜头模组中除所述一镜头模组外的另一镜头模组的等效焦距范围存在重叠区间。

本实用新型实施例提供的一种摄像机，包括：处理器及多个镜头模组；镜头模组包括变焦镜头及图像传感器，各镜头模组中变焦镜头的等效焦距范围不同；图像传感器与处理器连接。该摄像机包括多个镜头模组，且各镜头模组中变焦镜头的等效焦距范围不同，能够增加摄像机的焦距调节范围，可以增加摄像机的有效拍摄范围。当然，实施本实用新型的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的摄像机的一种示意图；

图2为本实用新型实施例的摄像机的第一种示意图；

图3为本实用新型实施例的摄像机的第二种示意图；

图4为本实用新型实施例的摄像机的第三种示意图；

图5为本实用新型实施例的摄像机的第四种示意图；

图6为本实用新型实施例的摄像机的第五种示意图；

图7为本实用新型实施例的摄像机的第六种示意图；

图8为本实用新型实施例的摄像机的第七种示意图；

图9a为本实用新型实施例的摄像机的等效焦距的一种示意图；

图9b为本实用新型实施例的摄像机的等效焦距的另一种示意图

图10为本实用新型实施例的摄像机的第八种示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

发明人在研究中发现，现有摄像机中仅包含一个镜头模组，焦距调节范围小，影响了摄像机的有效拍摄范围。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种摄像机，参见图2，该摄像机包括：

处理器101及多个镜头模组102；

上述镜头模组102包括变焦镜头1021及图像传感器1022，各上述镜头模组102中变焦镜头1021的焦距范围不同；

上述图像传感器1022与上述处理器101连接。

其中，上述处理器101接收由上述图像传感器1022传输的图像数据，并输出处理后的图像数据。

处理器101同一时间仅接收一个图像传感器1022传输的图像数据，且被拍摄的目标在摄像机当前正在使用的镜头模组的拍摄范围内，摄像机当前正在使用的镜头模组为处理器101接收图像数据的图像传感器所在的镜头模组。

例如，摄像机包括镜头模组A和镜头模组B，镜头模组A的有效拍摄范围为1米-5米，镜头模组B的有效拍摄范围为5米-20米，当被拍摄的目标距离摄像机的距离为3米时，处理器接收镜头模组A中图像传感器传输的图像数据；当被拍摄的目标距离摄像机的距离为13米时，处理器接收镜头模组B中图像传感器传输的图像。

因为各镜头模组感光元件的参数不同，为了方便计算与说明，将各镜头模组的焦距转化为相同参数下的焦距，即等效焦距，例如将各镜头模组的焦距转化为135相机(一种相机型号)上同样成像视角所对应的镜头焦距，这个转化后的焦距就是等效焦距。各镜头模组的等效焦距的范围不同，表示各镜头模组的有效拍摄范围也不同。

例如，摄像机包括镜头模组A和镜头模组B，镜头模组A的有效拍摄范围为1米-5米，镜头模组B的有效拍摄范围为5米-20米，则摄像机的有效拍摄范围为1米-20米，相比于单独使用镜头模组A或单独使用镜头模组B的相机，增加了有效拍摄距离。

在本实用新型实施例的摄像机中，摄像机包括多个镜头模组，且各镜头模组中变焦镜头的等效焦距范围不同，能够增加摄像机的焦距调节范围，可以增加摄像机的有效拍摄范围。

可选的，上述处理器为系统级芯片SoC，多个上述图像传感器与一个上述 SoC连接。

SoC(System on Chip，系统级芯片)，也称为片上系统，SoC是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。SoC用于获取指定图像传感器1022传输的图像数据，并对该图像数据进行处理及输出。例如，摄像机包括镜头模组A和镜头模组B，镜头模组A的有效拍摄范围为1 米-5米，镜头模组B的有效拍摄范围为5米-20米，则当被拍摄目标距离摄像机3米时，SoC接收镜头模组A采集的图像，在被拍摄目标距离摄像机10米时，SoC接收镜头模组B采集的图像。

可选的，参见图3，上述摄像机还包括：

控制器103及多个电机104；

上述控制器103与各上述电机104连接，其中，上述控制器103向上述电机104发送电信号以控制上述电机104的运行或关闭；

上述电机104与上述变焦镜头1021连接，其中，上述电机104运转时带动上述变焦镜头联动，以实现上述变焦镜头的变焦及对焦。

控制器103通过电信号控制各电机104的运行及关闭，电机104在运行时引发变焦镜头内部结构的联动，从而实现变焦镜头焦点距离的调节。

可选的，参见图4，上述控制器103包括微控制单元1031及电机控制芯片 1032，上述微控制单元1031与上述电机控制芯片1032连接，上述微控制单元 1031与上述处理器101连接，上述电机控制芯片1032与上述电机104连接。

微控制单元1031能够从处理器101中或取变焦镜头1022的参数，并通过电机控制芯片1032控制电机104的运行与停止。

一般一体机镜头为zoom(变焦)镜头，即镜头在变焦过后，需要调整对焦群组重新聚焦来实现原物距下的图像清晰。此种镜头在变倍过程中，变焦群组和对焦群组是按照特定的聚焦曲线进行运动的，以此保证在变倍过程中，固定物距下的图像时全程清晰的。因此在采用一体机镜头在变倍时需要同时控制变焦镜头的变焦群组和对焦群组。一些大倍率的电动变焦镜头为parfocal(等焦面的)镜头，或者称为varifocal(变焦距)镜头，即镜头在变焦过后，不需要调整对焦群组，就能保证原物距下的图像是清晰的。因此在采用电动变焦镜头在变倍时，只需要控制变焦群组。

可选的，上述变焦镜头1021包括：变焦群组、对焦群组及光圈组件。

变焦镜头可以包括变焦群组及focus(对焦)群组和光圈组件。电机在转动时牵引变焦镜头中变焦群组、对焦群组或光圈组件的运动，从而实现变焦镜头的变焦、对焦及光圈调节。可以为每个变焦群组、对焦群组及光圈组件单独配置一个电机，以实现各参数的独立调节。

可选的，上述摄像机包括两个镜头模组102。

本实用新型实施例的摄像机可以为图5所示双镜头球形摄像机，或本实用新型实施例的摄像机可以为图6所示双镜头云台摄像机等。

可选的，上述摄像机包括三个镜头模组102。

本实用新型实施例的摄像机可以为图7所示三镜头球形摄像机，或本实用新型实施例的摄像机可以为图8所示三镜头云台摄像机等。

可选的，多个上述镜头模组中的一镜头模组至少与多个上述镜头模组中除上述一镜头模组外的另一镜头模组的等效焦距范围存在重叠区间。

例如，按照各镜头模组的等效焦距由小到大的顺序对各镜头模组进行排序，得到的序列依次为镜头模组1至镜头模组N。在N为大于2的正整数时，如图 9a所示，镜头模组N-M-1与镜头模组N-M的重叠区间为f_BW-f_AT，镜头模组 N-M与镜头模组N-M+1的重叠区间为f_CW-f_BT，其中M为小于N-1的正整数。在n为2时，如图9b所示，镜头模组A与镜头模组B之间的重叠区间为f_BW-f_AT。

在当前镜头模组的焦距达到预设焦距阈值之前，将该预设焦距阈值对应两个镜头模组中，除当前镜头模组外的另一个镜头模组作为目标镜头模组。例如，图9b所示，预设焦距阈值的等效焦距为f_AB，该预设焦距阈值对应镜头模组A 和镜头模组头B。若镜头模组A为当前镜头模组，在镜头模组A的焦距达到预设焦距阈值之前，将镜头模组B作为目标镜头模组；若镜头模组B为当前镜头模组，在镜头模组B的焦距达到预设焦距阈值之前，将镜头模组A作为目标镜头模组。

多个镜头模组中的一镜头模组至少与多个镜头模组中除该一镜头模组外的另一镜头模组的等效焦距范围存在重叠区间，有助于目标镜头模组的平滑切换，能够提高镜头切换过程中画面的平滑性。

在本实用新型的又一实施例提供的摄像机如图10所示，包括：

SoC、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、多个电机控制芯片、多个电机、多个镜头模组，其中，镜头模组包括图像传感器及变焦镜头，各变焦镜头的等效焦距范围不同；

SoC与MCU连接，MCU与各电机控制芯片连接，电机控制芯片与电机连接，电机与变焦镜头连接，SoC与各图像传感器连接。

SoC用于接收指定镜头模组采集的图像，同时SoC还能够获取各镜头模组的参数。MCU可以从SoC中获取各镜头模组的参数，并通过电机控制芯片控制各电机，以实现各变焦镜头的焦距的调节。图像传感器用于将变焦镜头采集的光信号转化为电信号。

SoC可以确定接收哪个镜头模组采集的图像，对该图像进行处理，并输出处理后的图像。图像的曝光参数和白平衡参数也由控制，其中，电子快门和模拟增益为sensor参数，数字增益和白平衡参数为SoC中的图像处理参数。

MCU可以从SoC中获取各变焦镜头的参数，并通过电机控制芯片控制各电机，以实现对变焦镜头的调节。

一般一体机镜头为zoom镜头，即镜头在变焦过后，需要调整对焦群组重新聚焦来实现原物距下的图像清晰。此种镜头在变倍过程中，变焦群组和对焦群组是按照特定的聚焦曲线进行运动的，以此保证在变倍过程中，固定物距下的图像时全程清晰的。因此在采用一体机镜头在变倍时需要同时控制变焦镜头的变焦群组和对焦群组。一些大倍率的电动变焦镜头为parfocal(等焦面的) 镜头，或者称为varifocal(变焦距)镜头，即镜头在变焦过后，不需要调整对焦群组，就能保证原物距下的图像是清晰的。因此在采用电动变焦镜头在变倍时，只需要控制变焦群组。

可选的，SoC还用于：获取当前变焦镜头的设置参数，将当前变焦镜头的设置参数同步到待切换的目标变焦镜头中，其中，设置参数包括曝光参数及白平衡参数中的至少一种，当前变焦镜头为采集SoC正在输出的图像的变焦镜头。

本实用新型实施例的摄像机的具体工作流程可以如下：

步骤一，在调节当前镜头模组的焦距的过程中，在上述当前镜头模组的焦距满足预设切换条件时，确定上述当前镜头模组在预设焦距阈值时的目标物距及待转换的目标镜头模组，其中，上述当前镜头模组为采集上述摄像机正在输出的图像的镜头模组。

预设焦距阈值可以根据变焦镜头的实际焦距范围进行设定，例如，预设焦距阈值设定为变焦镜头焦距的最大值，或预设焦距阈值设定为变焦镜头焦距的最小值等。

可选的，上述当前变焦镜头与上述目标变焦镜头的等效焦距范围存在重叠区间，且上述预设焦距阈值的等效焦距在上述重叠区间内。

可选的，上述确定待转换的目标镜头模组，包括：

按照预先设定的上述预设焦距阈值与变焦镜头的对应关系，确定待转换的目标镜头模组。

预设焦距阈值与镜头模组存在对应关系。例如，将等效焦距范围包含预设焦距阈值等效焦距的镜头模组，作为该预设焦距阈值对应的镜头模组，一个预设焦距阈值对应两个镜头模组。

例如，按照各镜头模组的等效焦距由小到大的顺序对各镜头模组进行排序，得到的序列依次为镜头模组1至镜头模组N。在N＝2时，镜头模组1的预设焦距阈值对应镜头模组2，镜头模组2的预设焦距阈值对应镜头模组1。在N 为大于2的正整数时，镜头模组N-M包括两个预设焦距阈值，M为小于N的正整数，如图9a所示，较大的预设焦距阈值的等效焦距为f_BC，较小的预设焦距阈值的等效焦距为f_AB，镜头模组1的预设焦距阈值对应镜头模组2，镜头模组N的预设焦距阈值对应镜头模组N-1，镜头模组N-M的较大的预设焦距阈值对应镜头模组N-M+1，镜头模组N-M的较小的预设焦距阈值对应镜头模组 N-M-1。在当前镜头模组的焦距达到预设焦距阈值时，将该预设焦距阈值对应的镜头模组，作为目标镜头模组。

步骤二，按照上述目标物距，调节上述目标镜头模组的物距，以使上述目标镜头模组的物距为上述目标物距。

调节目标变焦镜头的焦距，以将目标变焦镜头的物距调整为目标物距。

步骤三，在上述当前镜头模组的焦距达到预设焦距阈值时，输出上述目标镜头模组采集的图像。

在将目标变焦镜头的物距调整为上述目标物距前，并不会切换用于输出图像的镜头模组，在目标镜头模组的焦距及聚焦距离调节完成后，即目标镜头模组的物距调整为目标物距后，再将摄像机的输出图像由上述当前镜头模组采集的图像，变更为目标镜头模组采集的图像。目标镜头模组的焦距及聚焦距离调节，需要在当前镜头模组的焦距达到预设焦距阈值之前完成，在当前镜头模组的焦距达到预设焦距阈值时将摄像机输出的图像切换为目标镜头模组采集的图像。

可选的，上述重叠区域的设置及上述预设焦距阈值的选取满足上述电机的制动条件。

变焦镜头可以包括变焦群组及对焦群组。电机在转动时牵引变焦镜头中透镜的移动，从而实现变焦镜头的变焦及对焦。

因为各镜头模组的感光元件的参数不同，为了方便说明，将各镜头模组的焦距等效为相同参数感光元件下的等效焦距。如图9b所示，镜头模组A的等效焦距范围为f_AW-f_AT，镜头模组B的等效焦距范围为f_BW-f_BT，预设焦距阈值的等效焦距为f_AB。

在镜头模组A为当前镜头模组，镜头模组B为目标镜头模组时，满足电机的制动条件是指：在f_AB-f_AT的变焦过程中，针对镜头模组A的变焦群组和对焦群组中的每个群组，该群组的行程不小于该群组从最高速减速到静止所需的行程，在f_BW-f_AB的变焦过程中，针对镜头模组B的变焦群组和对焦群组中的每个群组，该群组的行程不小于该群组由静止加速到最高速度所需的行程。

在镜头模组A为目标镜头模组，镜头模组B为当前镜头模组时，满足电机的制动条件是指：在f_AB-f_BW的变焦过程中，针对镜头模组B的变焦群组和对焦群组中的每个群组，该群组的行程不小于该群组从最高速减速到静止所需的行程，在f_AT-f_AB的变焦过程中，针对镜头模组A的变焦群组和对焦群组中的每个群组，该群组的行程不小于该群组由静止加速到最高速度所需的行程。

可选的，为了保证切换镜头时画面的平滑性，需要对变焦镜头的设置参数进行同步，包括：

获取上述当前变焦镜头的设置参数，将上述当前变焦镜头的设置参数同步到上述目标变焦镜头，其中，上述设置参数包括曝光参数及白平衡参数中的至少一种。

在当前变焦镜头的焦距调整到预设焦距阈值前，例如，当前变焦镜头的焦距调整到预设焦距阈值前的0.1秒，或当前变焦镜头的焦距调整到预设焦距阈值前接收的倒数第三帧视频帧等(可以根据变焦镜头的调节速度进行计算)，或在当前变焦镜头的焦距调整到预设焦距阈值前的某一预设焦距时，获取当前变焦镜头的设置参数。设置参数包括曝光参数及白平衡参数中的至少一种，还可以包括其他与拍摄有关的参数，其中，曝光参数包括：电子快门参数，增益参数及光圈参数。

在本发明实施例中，将当前变焦镜头的设置参数同步到目标变焦镜头中，能够减少镜头切换前后，图像亮度及色彩的差异，有助于输出图像的平滑切换。

可选的，为了减少输出图形切换时出现四角图像大小不同的问题，需要对变焦镜头的TV畸变进行校正，包括：

步骤一，预先测量上述当前变焦镜头与上述目标变焦镜头在上述目标物距下的TV畸变，得到第一TV畸变及第二TV畸变，其中，在上述当前变焦镜头与上述目标变焦镜头在上述目标物距下的TV畸变中，畸变值较大的为上述第一TV畸变，畸变值较小的为上述第二TV畸变。

步骤二，对上述第一TV畸变对应的变焦镜头进行畸变校正，以使该畸变校正后的变焦镜头在上述目标物距下的TV畸变，与上述第二TV畸变的差值小于预设畸变误差。

预设畸变误差可以根据实际需求进行设定，例如预设畸变误差设置为0.5％，0.4％或0.3％等。

可选的，为了减少输出图形切换时出现四角图像亮度不同的问题，需要对变焦镜头的相对亮度进行校正，包括：

步骤一，预先测量上述当前变焦镜头与上述目标变焦镜头在上述目标物距下、且在同等像高下的相对亮度，得到第一相对亮度及第二相对亮度，其中，在上述当前变焦镜头与上述目标变焦镜头在上述目标物距下、且在同等像高下的相对亮度中，亮度值较大的为上述第一相对亮度，亮度值较小的为上述第二相对亮度。

步骤二，对上述第二相对亮度对应的变焦镜头进行亮度校正，以使该亮度校正后的变焦镜头在上述目标物距下、且在上述同等像高下的相对亮度，与上述第一相对亮度的差值小于预设亮度误差。

预设亮度误差可以根据实际需求进行设定，例如预设亮度误差设置为5％， 4％或3％等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种摄像机，其特征在于，所述摄像机包括：

处理器及多个镜头模组；

所述图像传感器与所述处理器连接。

2.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述处理器为系统级芯片SoC，多个所述图像传感器与一个所述SoC连接。

3.根据权利要求1或2所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括：

控制器及多个电机；

4.根据权利要求3所述的摄像机，其特征在于，所述控制器包括微控制单元及电机控制芯片，所述微控制单元与所述电机控制芯片连接，所述微控制单元与所述处理器连接，所述电机控制芯片与所述电机连接。

5.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述变焦镜头包括：变焦群组、对焦群组及光圈组件。

6.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机包括两个镜头模组。

7.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机包括三个镜头模组。

8.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，多个所述镜头模组中的一镜头模组至少与多个所述镜头模组中除所述一镜头模组外的另一镜头模组的等效焦距范围存在重叠区间。